Новое поколение технологийдля электросетей России

 

Автор

Кабанов Сергей, Заместитель генерального директора по технической политике ООО «ИЦ ЭАК»

 

    В текущем году в развитии российского электросетевого комплекса наметился прорыв: управляющая магистральными электросетями компания «ФСК ЕЭС» объявила о намерении создать новую технологическую платформу электроэнергетической системы — интеллектуальную электрическую систему с активно-адаптивной сетью (ИЭС ААС). Только в этом году на НИОКР, связанные с разработкой элементов такой сети, компания затратит 3,1 млрд руб., в 2013 г. — 2,5 млрд руб. Зафиксирован интерес крупнейших сетевых российских компаний к активно развивающему в последнее десятилетие во всем мире направлению, которое носит названия «интеллектуальная сеть (энергосистема)», или Smart Grid.
    Во многих странах мира концепция создания Smart Grid возведена в ранг национальной политики инновационного и энергетического развития. Однако подходы в России и мире к интеллектуальной сети при схожести ожидаемых результатов имеют ряд существенных различий. Отметим, что слово smart образовано от Self Monitoring Analysis and Reporting Technology, где наиболее значимое значение «само-» (восстановление, регулирование), т.е. в системе закладывается возможность управления без участия человека. Энергокомпании во всем мире осуществляют модернизацию электросетей и наделения их «интеллектом» для обеспечения надежной, эффективной и безо­пасной работы инфраструктуры в новом веке.
    При этом в западной концепции Smart Grid базируется на широком внедрении систем интеллектуального учета энергоресурсов (Smart Metering) и автоматизации управления потреблением, особое внимание уделяется надежности и эффективности использования распределенной энергетики, подключени. альтернативной генерации и электротранспорта. Подобные системы нацелены на обеспечение баланса выработки и потребления электроэнергии в связи со всевозрастающими нагрузками и включением новых источников энергии (например, альтернативных), требующих более надежного управления пиками энергопотребления. Технологическое развитие сконцентрировано в секторе «присоединений» и дистрибуции, основная роль в создании интеллектуальной сети отводится автоматизации низковольтных систем распределительных сетей.
    В России понятие Smart Grid применимо ко всем классам напряжения. Различие в концепциях объясняется тем, что в развитых западных странах уже завершены автоматизация и инновационное технологическое обновление в распределительных секторах высокого и среднего класса. Россия только осуществляет «революционный» для страны разворот от необходимости строить новые электросети и соответствующую инфраструктуру старого поколения в сторону технологического и информационного обновления, что способно показать более наглядные результаты, нежели тиражирование морально стареющего оборудования. В ФСК КЭС оценивают суммарный экономический эффект от создания интеллектуальной сети для ЕЭС России в 50 млрд руб. в год. Ожидается, что реализация проекта позволит сократить потери электроэнергии при ее транспортировке, повысить пропускную способность линий электропередачи, снизить вероятность возникновения системных аварий и повысить надежность электроснабжения потребителей.
    Безусловно, отрадно, что в нашей стране под «интеллектуализацией» сетей подразумевают не только обеспечение различными инструментами надежности управления существующим парком оборудования, но и разработку и внедрение новых технологий. Речь идет о цифровых подстанциях, технологиях накопления электроэнергии, технологиях сверхпроводимости, передачи энергии постоянным током, технологиях мониторинга состояния и внедрения элементов самовосстановления электрических сетей, гибкого адаптивного автоматического управления и ряда других решений. Их разработка и внедрение предусмотрены Концепцией ИЭС ААС, утвержденной правлением ОАО «ФСК ЕЭС». Отдельные элементы интеллектуальной электросети уже внедряются в рамках энергокластеров, которые создаются в ОЭС Северо-Запада, ОЭС Волги и на Дальнем Востоке. Отработка технологий на сегодня является ключевой задачей, решение которой позволит сформировать, типизировать и сделать рабочими нормативно-правовые документы, регулирующие рынок элементов Smart Grid в России.
    Проанализируем существующие основные нормативные акты и программы, регулирующие рынок Smart Grid в России:
    Несмотря на предоставленный список, единых стандартов в области строительства и эксплуатации объектов Smart Grid нет; разработанные и утвержденные на федеральном уровне программы развития интеллектуального учета распространяются преимущественно на сегмент развития коммерческого учета энергоресурсов; отсутствуют конкретные мероприятия в части реализации программ по построению интеллектуальных сетей. На сегодняшний день фактически отсутствует специализированная нормативно-правовая база, регулирующая рынок Smart Grid в России — требования, нормативы строительства «умных сетей» не являются обязательными; проекты строительства подобных сетей реализуются исключительно в рамках инвестиционных программ крупных энергетических холдингов и промышленных компаний. Все текущие проекты строительства «умных сетей» являются изолированными (реализуются не в системе) и являются пилотными (проекты ФСК ЕЭС, Холдинга МРСК, СУЭК (цифровые ПС) Газпрома (подключенные объекты с автоматизированными системами управления, в том числе энергопотребления) и пр.).
    Эксперты ООО «ИЦ ЭАК» выделяют следующие предпосылки роста рынка Smart Grid в России.
    Рост требований к надежности электроснабжения.
    Наличие возможности повышения качества диспетчерского управления, снижения общесистемных затрат, связанных с управлением процесса генерации и распределения электроэнергии.
    Рост требований к экологической и промышленной безопасности функционирования экологических объектов.
    Ожидаемый стабильный рост цен на электроэнергию (данные МЭР: 11% в год до 2016 г., 8—8,5% в 2017 г.).
    Из-за различия концепций и подходов в отношении Smart Grid в России и мире различаются элементы структуры и составляющие системы Smart Grid, в которые направляются основные инвестиции. На основе проведенного нами анализа деятельности ключевых мировых производителей решений для «умных сетей», выявлены следующие основные элементы.
    Автоматизация подстанций — оборудование для мониторинга, распределения нагрузки и оптимизации (интеллектуальные электронные устройства — Intelligent Electronic Devices, IED; сетевые решения).
    Автоматизация распределительных ЛЭП — Volt/VAR-контро­л­леры; системы обнаружения ошибок и восстановления; системы мониторинга нагрузки.
    Устройства удаленного управления потреблением энергоресурсов (RTU) — мачтовые и подстанционные контроллеры с обратной связью для контроля параметров электрической сети — нагрузка, частота, объем.
    Диспетчерское управление и сбор данных (SCADA) — программное обеспечение сбора и обработки информации.
    Система управления распределением электроэнергии (Distri­bution Management System, DMS) — интегрирующие интеллектуальные устройства, программное обеспечение.
    Регулирование спроса (Demand Response, DR) — управление потреблением энергоресурсов через диспетчерское управление нагрузкой (ресиверы).
    Приборы учета с обратной связью (Smart Metering).
    Стоит обратить особое внимание на тот факт, что на оснащение интеллектуальными приборами учета (Smart Metering) в западной концепции Smart Grid отводится до 40% от общей суммы инвестиций. Мировые компании-интеграторы заявляют, что «умные» счетчики способны на большее, чем простое ведение учета, — они, по сути, являются самым важным датчиком в сети низкого напряжения. Внедряя «умные» счетчики, собирающие статистику состояния такой сети, операторы могут лучше предвидеть проблемы и принимать быстрые и точные решения по управлению «на передовой». От биллинга, которому отводится основная функция интеллектуальных счетчиков в России, за рубежом производится переход к приложениям оптимизации энергосистемы для создания более активной и самовосстанавливающейся сети. Умные счетчики интегрированы в единую платформу управления энергопотреблением, работа которой позволяет сократить потребление, уменьшить количество отключений, снизить негативное воздействие на окружающую среду.
    В заключение отметим, что интеллектуальные энергосистемы — основной залог конкурентоспособности в глобальном мире, и Россия не имеет права откладывать модернизацию энергосистемы, традиционно составляющей базис экономики страны.